一种高安全性的私钥保护方案

CA私钥的安全是数字证书可信性及签名有效性的保证。为了增强CA私钥的安全保护,采用基于RSA的(t,n)秘密共享将CA私钥安全分发到t个签名服务器,每个签名服务器拥有不同的私钥份额,并使用先应式秘密技术周期性更新私钥份额,避免长期攻击可能带来的危险性;同时,对私钥份额进行恢复和有效性验证;签名时,使用基于RSA的分步签名机制,每个签名服务器先计算出部分签名,最后由签名代理合成最终签名。整个过程都无需对CA私钥进行重构,增强了CA私钥和签名过程的安全性。最后,对存储私钥份额的服务器采用异构平台。方案通过VC和OPENSSL进行了实现。理论上的分析和实验结果表明,本方案有较高的安全性和效率。     

针对SSL/TLS协议会话密钥的安全威胁与防御方法

分析安全套接层/安全传输层(SSL/TLS)协议在客户端的具体实现,利用浏览器处理SSL/TLS协议会话主密钥和协议握手过程中传递安全参数存在的漏洞与缺陷,结合Netfilter机制进行会话劫持,提出一种针对SSL/TLS协议的安全威胁方案(SKAS)并对其进行安全研究,给出随机数单向加密、双向加密及保护会话主密钥安全的3种防御方法。经过实验验证了SKAS威胁的有效性,其攻击成功率达到90%以上且攻击范围广、威胁程度高,提出的3种防御方法均能抵御SKAS威胁,保证了客户端和服务器间SSL/TLS协议的数据通信安全。     

基于PKI的无线局域网身份认证改进方案的研究

针对无线局域网安全保障的需求,提出了基于PKI的无线局域网身份认证改进方案.该方案采用数字证书实现双向身份认证机制,使用会话密钥、临时密钥和私钥的三级密钥机制,解决了单向身份认证机制所引起的诸如拒绝服务攻击和插入中间人攻击等问题.方案性能分析表明基于公钥密码体系的认证系统与有线等价保密协议机制的安全性相比,提供了更好的安全性保障.     

可抵御字典式攻击的传输层安全方案

传输层安全TLS是在SSL3．0基础上提出的安全通信标准，容易遭到字典式攻击，本文基于可记忆的通行字交换协议设计了传输层安全TLS方案，该方案可抵御字典式攻击，并能方便地提供身份认证．建立安全通道．减少了服务器被攻陷造成的损失．     

一种服务器辅助验证聚合签名方案的安全性分析及改进

为提高服务器辅助验证聚合签名的安全性,在共谋攻击和自适应选择消息攻击下,提出一种新的服务器辅助验证聚合签名的安全模型。分析了牛淑芬等人(计算机应用研究,2015年第7期)提出的基于聚合思想的服务器辅助验证签名方案的安全性,发现该方案无法抵抗服务器与非法签名者的共谋攻击。针对该安全性缺陷,在新的安全性定义下提出一种改进方案,并在共谋攻击和自适应选择消息攻击下证明了新方案是安全的。分析结果表明,该方案能有效降低签名验证算法的计算复杂度,并具有固定的聚合签名长度。     

EAP-MD5协议的安全性分析与改进

安全协议的验证对确保网络通信安全极其重要,形式化分析方法使得安全协议的分析简单、规范和实用,成为信息安全领域的研究热点。针对802.1x/EAP-MD5认证协议,提出一种基于着色Petri网(CPN)的安全协议形式化验证方法,并给出具体的形式化分析过程。建立协议的CPN模型,分析协议执行过程中可能出现的不安全状态,利用CPN状态可达性判定这些不安全状态是否可达,从而验证协议的安全性。对于802.1x/EAP-MD5协议在中间人攻击下的安全漏洞问题,提出协议的改进方案,采用预共享密钥机制生成会话密钥加密交互信息,同时运用数字证书对服务器进行认证,以提升中间人攻击的难度及增强网络接入认证协议的安全性。     

面向Web服务的XKMS模型设计与实现

针对XKMS安全规范应用的局限性,提出一种面向Web Service的XKMS服务模型.该模型将XKMS规范与底层PKI解决方案相结合,构成一个开放的、模块化的体系结构,它通过一个Web服务接口实现不同PKI规范之间的集成.首先给出了该模型的体系结构并详细描述了各模块的功能和执行方法,接着描述了表示数字证书状态的数据结构以及XKMS与底层PKI系统之间进行通信的接口方法,最后用Java实现了所提出的XKMS服务模型的原型系统.实验分析表明,实现的XKMS系统具有良好的安全性能和执行效率.     

一种新型的数字证书注销和验证方案

首先分析了PKI环境下数字证书注销和验证的几种基本方案及其局限性，提出了证书提供者主动提供证书有效性证据的思想，并据此设计了一种新的数字证书注销状态验证方案，该方案通过连续使用hash函数引入了与时间关联的证书有效性证据，其特点是原理简单，分布处理，安全强度高，可实施性强。     

基于双线性对和Nonce的智能卡远程用户认证方案*

远程用户认证方案是远程服务器通过不安全的网络认证远程用户身份的一种机制。根据椭圆曲线上的双线性对的优良性质,2006年,Das等人提出了基于双线性对的远程用户认证方案。2009年, Goriparthi等人指出该方案易遭受伪造攻击和重放攻击并给出了一个改进方案。然而发现Goriparthi等人的改进方案易遭受内部人员攻击、拒绝服务攻击和服务器哄骗攻击以及存在时钟同步问题。为了克服这些缺点,提出了基于双线性对和Nonce的智能卡远程用户认证方案。安全分析表明,该方案不但增强了认证系统的安全性,而且可安全地完     

基于身份的服务器辅助验证代理重签名方案

在现有的多数基于身份代理重签名方案中,签名验证过程包含有复杂的双线性对运算,由于执行耗时较长,使其在计算能力较弱的低端计算设备上适用性较低。为提高签名验证效率,结合服务器辅助验证签名和基于身份的代理重签名,引入基于身份的服务器辅助验证代理重签名体制,并给出其安全性定义。设计一个新的服务器辅助验证代理重签名方案,在合谋攻击、自适应选择身份和消息攻击下证明方案的安全性。分析结果表明,该方案将签名验证的大部分计算任务委托给服务器执行,有效减少了双线性对的计算量,降低了签名验证算法的计算复杂度。     

基于区块链的高透明度PKI认证协议

公钥基础设施（PKI）作为互联网空间安全基础设施的重要组成部分,为互联网的信息传输提供必要的真实性、完整性、机密性和不可否认性。现有的公钥基础设施存在证书颁发机构权力过大、吊销查询困难等问题。随着区块链技术的发展,可以利用区块链技术去中心化、透明度高、结构扁平等优点来解决上述公钥基础设施存在的问题,提高整个互联网建立信任关系的能力和效率。因此,提出基于区块链的高透明度PKI认证协议。该协议通过加入门限签名技术提出了改进的实用拜占庭容错共识算法（TS-PBFT）。TS-PBFT算法降低了原有实用拜占庭容错（PBFT,practical Byzantine fault tolerance）共识算法的通信复杂度,减少了通信开销;TS-PBFT 算法在视图切换协议的主节点选举引入了外界监督机制,增加了可监管性;TS-PBFT 算法在快速一致性协议中引入了批处理机制,提升了共识过程的性能。该协议一方面在提出的PBFT 算法的基础上引入了区块链技术,提升了证书吊销查询的安全性,并引入了计数布隆过滤器,提升了证书查询的效率;另一方面,该协议在证书的生命周期管理中增加了证书审计流程,对证书颁发机构的行为做出监管,促使其提高安全标准,达到限制其权力的目的。安全性分析和效率实验分析表明,所提协议系统具有抵抗伪装申请证书攻击等安全属性,与已有PKI协议相比在TLS/SSL握手耗时上具有优势。     

数字化图书馆中基于PKI/PMI的安全认证设计

首先介绍目前数字化图书馆安全认证所面临的问题,然后在分析PKI、PMI的基础上提出了一个基于公开密钥证书和属性证书的双证书联合认证方案。其中使用公开密钥证书实现对用户的身份认证,属性证书实现用户的授权访问,能够保证不同用户具有不同的访问权限。该方案一定程度上满足了数字图书馆安全认证的要求,从而方便灵活地实现对数字资源的安全访问控制。     

An efficient short certificate-based signature scheme

Certificate-based cryptography combines the merits of traditional public key infrastructure (PKI) and identity-based cryptography. It does not have the key escrow problem in identity-based cryptography, and eliminates the certificate revocation problem and third-party queries in traditional PKI. In this paper, we first refine the security model of certificate-based signatures introduced in EuroPKI’07. We then present a short certificate-based signature scheme, which is proven to be existentially unforgeable against adaptive chosen message attacks in the random oracle model. Our scheme requires only one pairing operation (and three pre-computable pairing operations) in signature generation and verification. In addition, the signature size of our scheme is only one group element. To the best of our knowledge, the signature size of our scheme is the shortest and the computational cost is the lowest when compared with other concrete certificate-based signature schemes in the literature. This makes our scheme possess strong applicability in situations with limited bandwidth and power-constrained devices.     

基于身份的无对密文等值测试公钥加密方案

公钥加密等值测试技术可以判断云服务器中使用了不同公钥加密的密文所对应的明文是否相同。基于传统PKI体系的密文等值测试公钥加密方案大多数是借助双线性对来实现,计算繁琐、效率偏低,同时随着用户数量增加,大量证书的生成、申请、颁发和撤销等工作愈发繁重,给系统的维护工作和可持续工作带来了挑战。针对该问题,提出了基于身份的无对密文等值测试公钥加密方案PF-IBEET,通过明文信息构造出的2点确定一条直线,利用直线实现加密、解密、授权和等值测试过程,摆脱了双线性对的限制,计算效率得到提高,同时PF-IBEET方案是在身份密码体制下构建的,解决了传统PKI体系中复杂的证书管理问题。在随机预言模型下,基于CDH和DDH数学困难问题,证明了PF-IBEET方案满足OW-ID-CCA和IND-ID-CCA安全。     

数字证书透明性CT机制安全威胁研究

公钥基础设施（Public Key Infrastructure,PKI）和SSL/TLS加密协议,是当今互联网进行安全通信的关键要素,但存在被攻击或恶意CA所导致的重大安全隐患.2013年,谷歌提出证书透明性（Certificate Transparency,CT）技术用于对CA签发的HTTPS证书进行公开审计.目前,大多CA都支持CT,在谷歌生态中,浏览器也广泛部署CT技术,但CT也引入了新的运行风险.本文从信任机制、安全威胁两个角度梳理了CT技术,归纳总结出基于CT的Web PKI信任模型和安全威胁模型,并提出安全保障机制及应用部署建议,最后对于CT技术的发展进行了总结和展望.     

证书吊销的线索二叉排序Hash树解决方案

提出了公钥基础设施(publickeyinfrastructure,简称PKI)中证书吊销问题的一个新的解决方案--线索二叉排序Hash树(certificaterevocationthreadedbinarysortedhashtree,简称CRTBSHT)解决方案.目前关于证书吊销问题的主要解决方案有X.509证书系统的证书吊销列表(certificaterevocationlist,简称CRL)、Micali的证书吊销系统(certificaterevocationsystem,简称CRS)、Kocher的证书吊销树(certificaterevocationtree,简称CRT)及Naor-Nissm的2-3证书吊销树(2-3CRT),这些方案均不完善.在CRT系统思想的基础上,利用线索化二叉排序树及Hash树给出的新方案,既继承了CRT证明一个证书的状态(是否被吊销)不需要整个线索二叉树,而只与其中部分相关路径有关的优点,又克服了CRT在更新时几乎需要对整个树重新构造的缺点,新方案在更新时仅需计算相关部分路径的数值.新方案对工程实现具有一定的参考价值.     

Lattice-based certificateless encryption scheme

Certificateless public key cryptography (CL-PKC) can solve the problems of certificate management in a public key infrastructure (PKI) and of key escrows in identity-based public key cryptography (ID-PKC). In CL-PKC, the key generation center (KGC) does not know the private keys of all users, and their public keys need not be certificated by certification authority (CA). At present, however, most certificateless encryption schemes are based on large integer factorization and discrete logarithms that are not secure in a quantum environment and the computation complexity is high. To solve these problems, we propose a new certificate-less encryption scheme based on lattices, more precisely, using the hardness of the learning with errors (LWE) problem. Compared with schemes based on large integer factorization and discrete logarithms, the most operations are matrixvector multiplication and inner products in our scheme, our approach has lower computation complexity. Our scheme can be proven to be indistinguishability chosen ciphertext attacks (IND-CPA) secure in the random oracle model.     

紧致安全的基于身份的签名方案

本文提出了第一个紧致安全的基于身份的签名(IBS)方案.我们的构造基于Bellare等人提出的基于证书思想的通用转化方法,包括两个组件,即选择消息攻击下不可伪造安全(EUF-CMA安全)的签名方案S,和多用户场景中选择消息攻击&动态密钥窃取攻击下不可伪造安全(MU-EUF-CMAcorr安全)的签名方案S.组件S的公私钥用作IBS的主公钥和主私钥,用户id的签名私钥包含了组件S所产生的一对公私钥,以及主私钥对id和S的公钥的签名证书.用户对消息的签名包含了组件S的公钥和证书,以及S的私钥对此消息的签名.IBS的安全性可以紧致归约到组件S的EUF-CMA安全性和组件S的MU-EUF-CMAcorr安全性.最后,我们给出了组件S和S的实例化,并分别在随机预言机模型和标准模型下得到了紧致(与几乎紧致)EUF-CMA&CIA安全的IBS方案.     

一类无证书签名方案的密码学分析与启示

无证书签名方案简化了传统公钥基础设施(PKI)对公钥证书的需求,必须考虑公钥替换攻击。通过对明-王方案、Li-Cheng-Sun方案、 曹-Paterson-寇方案的分析,指出三个方案使用公钥对代替用户单一公钥的方法不能抵抗公钥替换攻击。采用“绑定”技术对该类方案进行改进,改进后的方案满足Rafael-Ricardo关于无证书的一般模式,可以抵抗公钥替换攻击。最后指出设计无证书签名方案时,不能直接套用基于身份的签名方案,必须注意无证书签名方案的环境要求。     

Secure and efficient key management in mobile ad hoc networks

In mobile ad hoc networks, due to unreliable wireless media, host mobility and lack of infrastructure, providing secure communications is a big challenge. Usually, cryptographic techniques are used for secure communications in wired and wireless networks. Symmetric and asymmetric cryptography have their advantages and disadvantages. In fact, any cryptographic means is ineffective if its key management is weak. Key management is also a central aspect for security in mobile ad hoc networks. In mobile ad hoc networks, the computational load and complexity for key management are strongly subject to restriction by the node's available resources and the dynamic nature of network topology. We propose a secure and efficient key management (SEKM) framework for mobile ad hoc networks. SEKM builds a public key infrastructure (PKI) by applying a secret sharing scheme and using an underlying multi-cast server groups. We give detailed information on the formation and maintenance of the server groups. In SEKM, each server group creates a view of the certificate authority (CA) and provides certificate update service for all nodes, including the servers themselves. A ticket scheme is introduced for efficient certificate service. In addition, an efficient server group updating scheme is proposed. The performance of SEKM is evaluated through simulation.